试验室环境下小型无人车辆柴电动力包的散热系统和方法与流程

本发明属于车辆工程/试验测试领域，具体涉及一种用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包的散热系统和方法。

背景技术：

1、在初期设计阶段，由于动力包的各个系统部件的安装位置受任务要求、空间限制等原因难以确定，同时由此导致的散热量难以评估使得散热系统参数无法确定。此外，由于制作工期、产品特性等原因，也会导致动力包的散热系统不具备测试条件，此时急需试验室提供具备通用尺寸的、能满足各种动力包功率的散热系统以进行试验。同时在实际测试过程中，为了更好把握各个系统在不同部位的散热特性，试验通常还需测得动力包在各个工况条件下的热流数据，即各个散热循环的出入口冷却液温度与流量，以此进行系统部件的发热功率计算与评估。在成型的动力包上布置测点势必破坏原有管路，同时频繁的拆装也会导致管路连接处的密封性能下降和漏液等导致的安全隐患及材料腐蚀。

2、此外，目前仅通过温度传感器对散热系统进行的pid控制普遍存在灵敏度低、响应时间长、测量精度低等问题，而在动力包试验过程中，此部分的测量性也存在着相应的需求。

3、动力包在运行过程中产生的热会通过冷却液带到散热器散发出去进行循环散热。在动力包的设计过程中，如图1所示，通常会根据散热功率将散热循环分为高温散热循环(主要包含发动机)和低温循环(主要包含发电机、发动机控制器等)进行分别设计，以达到散热性能最佳化。

4、我国现有的无人车小型动力装置在开发的过程中，需要大量的试验验证，完善设计才可进行下一步的论证阶段，乃至完成整车设计。试验过程中得到的数据会和理论计算值产生出入，此时需要设计人员对存在偏差的参数进行相应修正并重新优化设计。因此前期的试验过程对于整个设计的阶段都有相当重要的意义。动力包本身结构紧凑，各个系统部件的摆放位置有着严格的要求，需要经过严密的计算和设计。在整个设计过程初期，由于系统的各项参数难以确定，使得动力包整体布局无法定型，因此无法直接确定散热器的位置、规格。如果增大散热器功率，会导致散热器尺寸加大，难以满足整体尺寸要求，同时挤占其他系统的空间导致难以装配；如果散热器功率不足，则无法满足系统的散热需求，使得各系统无法达到预期的功能。虽然可以按照计算值将散热器以应对散热需求，但在设计优化的过程中会有重复拆装以及物料损失等消耗人力物力的情况发生，不仅影响了项目进度，还会产生不必要的浪费。此外，对于数据的准确性和全面性上也有着较高的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其中将高温循环、低温循环和中冷器循环组成的散热系统与动力包中的发动机、发电机、发电机控制器的冷却系统连接，所述连接方式可根据不同的散热需求进行调整，

2、高温循环用于冷却发动机，低温循环用于冷却发电机及其控制器，中冷器循环用于冷却发动机的中冷器，各循环通过水-水换热器或水-空换热器与对应的冷却水路进行热交换；

3、在每个冷却循环路径中安装温度传感器和流量传感器，将测量数据通过电流或电压信号传递给上位机或数据采集器，实现对冷却系统的实时监测和数据反馈。

4、特别地，散热系统中，对应中冷器的换热器为水-空换热器，其余换热器为水-水换热器。

5、特别地，上位机集成pid控制程序，根据设定值与反馈的温度、流量数据，自动调节节流阀开度和电热器功率，对冷却水的流量和温度进行自动调节。

6、特别地，在冷却系统的水路中安装电热器，并使用高精度pt100温度传感器，对冷却水进行温度补偿。

7、特别地，所述散热系统各组件均采用标准接口，所有连接部件设计为可拆卸式，在试验完成后能够快速拆除，以便更换待测动力包。

8、本发明还公开了一种用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统的方法，包括以下步骤：

9、步骤1，连接高温循环、低温循环和中冷器循环与所述动力包的相应冷却系统；

10、步骤2，打开冷却水路总阀门，完全开启节流阀，确保循环水路中冷却水处于流动状态；

11、步骤3，检查各测点温度传感器和流量传感器与上位机或数据采集器的连接是否在线，确保数据传输可靠；

12、步骤4，启动动力包，待机组暖机完成后下达指定功率命令；

13、待功率稳定后，观察并记录各温度传感器和流量传感器数值，并与目标值对比；

14、通过上位机对节流阀进行降低开度操作，观察流量传感器是否显示冷却水流量降低；通过上位机启动并设置电热器工作功率，观察温度传感器是否显示冷却水温度上升；

15、步骤5，启动pid控制程序，手动增大节流阀开度，观察电热器是否对应提升工作功率，以检查节流阀和电热器是否正常工作，手动调节或设置pid控制程序的控制参数，对平衡温度进行自动调节。

16、特别地，所述对平衡温度的自动调节包括：pid控制程序根据设定温度值与反馈的实际温度值之间的偏差，控制节流阀改变开度以调节冷却水流量；

17、所述pid控制程序还根据温度偏差控制电热器改变加热功率，对冷却水进行温度补偿。

18、特别地，在操作过程中，上位机实时显示各测点的温度和流量数据，并将数据存储以备后续分析利用。

19、有益效果：

20、1.实现了动力包冷却系统的全面模拟测试，包括高温循环、低温循环和中冷器循环，能够充分模拟动力包在实际工况下的散热情况，为后续优化设计提供准确数据支持。

21、2.采用标准化模块化设计，各部件均使用通用接口连接，便于模块替换和系统扩展，使得试验台架具有较强的适应性，可满足不同规格和功率等级动力包的测试需求。

22、3.集成自动化pid控制程序，可根据设定值与传感器反馈数据自动调节节流阀开度和电热器功率，实现对冷却水温度和流量的精确控制，温度测量精度可达0.1℃以上。

23、4.所有连接部件采用快速连接方式，无需使用工具便可快速拆装，大大缩短了更换被测动力包的时间，提高了工作效率。

24、5.上位机实时监测和存储各测点的温度、流量等参数数据，为后续数据分析和热流计算提供了完整记录，有助于深入研究和优化热平衡设计。

25、6.整个系统的搭建和使用无需专门定制，可快速开展动力包初期的散热和热流测试，为整个研发过程节省时间和经费投入。

技术特征：

1.一种用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其中将高温循环、低温循环和中冷器循环组成的散热系统与动力包中的发动机、发电机、发电机控制器的冷却系统连接，所述连接方式可根据不同的散热需求进行调整，其特征在于：

2.如权利要求1所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其特征在于：散热系统中，对应中冷器的换热器为水-空换热器，其余换热器为水-水换热器。

3.如权利要求2所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其特征在于：

4.如权利要求3所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其特征在于：在冷却系统的水路中安装电热器，并使用高精度pt100温度传感器，对冷却水进行温度补偿。

5.如权利要求4所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统，其特征在于：

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统的方法，其特征在于，所述对平衡温度的自动调节包括：pid控制程序根据设定温度值与反馈的实际温度值之间的偏差，控制节流阀改变开度以调节冷却水流量；

8.如权利要求7所述的用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统的方法，其特征在于，在操作过程中，上位机实时显示各测点的温度和流量数据，并将数据存储以备后续分析利用。

技术总结
本发明提出用于试验室环境下小型无人车辆柴电动力包测试的散热试验系统和方法，系统中将高温循环、低温循环和中冷器循环组成的散热系统与动力包中的发动机、发电机、发电机控制器的冷却系统连接，所述连接方式可根据不同的散热需求进行调整，高温循环用于冷却发动机，低温循环用于冷却发电机及其控制器，中冷器循环用于冷却发动机的中冷器，各循环通过水‑水换热器或水‑空换热器与对应的冷却水路进行热交换；在每个冷却循环路径中安装温度传感器和流量传感器，将测量数据通过电流或电压信号传递给上位机或数据采集器，实现对冷却系统的实时监测和数据反馈。本方案充分模拟动力包在实际工况下的散热情况，为后续优化设计提供准确数据支持。

技术研发人员：谭碧同,曾志远,隗立国,李欣,马泽东,刘建峰,孙阳,买靖东
受保护的技术使用者：中国北方车辆研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17